燃煤发电机组制粉单耗影响因素及优化措施

燃煤发电机组制粉单耗影响因素及优化
措施
摘要：制粉单耗是燃煤发电机组能耗的重要组成部分，本文以天津某电厂1000MW发电机组为例，结合相关理论与实际情况，分析中速磨煤机直吹式制粉系
统制粉单耗的影响因素，包括磨煤机、一次风机和密封风机等相关运行参数。

据
此提出相应措施，在保证机组安全稳定运行的基础上，降低制粉单耗，提高锅炉
效率。

关键词：制粉单耗中速磨煤机一次风机
1 引言
2020年，我国火电生产电量5.33万亿千瓦时，约占电力生产总量的68.52%，同时火电机组消耗了全国50%以上的燃煤量[1]，火力发电在我国扮演着重要角色。

电站锅炉是火电机组的重要组成，制粉系统是将原煤在磨煤机磨成一定细度的煤粉，并由一次风输送至锅炉内燃烧[2]。

为锅炉提供细度和质量符合燃烧需求的煤粉，是制粉系统的主要任务[3]。

制粉单耗是衡量制粉系统能耗的重要指标，所谓
制粉单耗，是指制粉系统（包括给煤机、磨煤机和一次风机）每磨制1吨煤粉所
消耗的电量。

降低制粉单耗，对燃煤发电机组效率的提升，有着重要意义。

2 系统简介
天津某电厂#3机组为1000MW超超临界燃煤发电机组，锅炉型号为SG-
3005/29.30-M7008，配备6套正压直吹式制粉系统，每套制粉系统包括1台给煤机、1台中速磨煤机、1台旋转分离器以及润滑油站和液压油站。

另外机组还配
备2台动叶可调轴流式一次风机、2台离心式密封风机、正常运行中由5台磨煤
机满足BMCR工况，1台备用。

其中，磨煤机为中速磨辊式，加载压力为液压变加载，旋转分离器为变频调节。

两台一次风机并列运行，两台一次风机出口分为两路，一路经过空预器后进
入热一次风母管，另一路不经过空预器进入冷一次风母管。

每台磨煤机，分别引
一路冷一次风和一路热一次风，通过冷热风调门控制磨煤机出口风粉温度和一次
风量。

表1 相关设备参数
3 影响制粉单耗的因素
由制粉单耗的定义可知，其大小取决于运行中给煤机、磨煤机、磨煤机分离器、一次风机、密封风机的电耗。

其中给煤机的功率较小，暂忽略不计。

因此，
重点分析磨煤机、一次风机、密封风机、磨煤机分离器实际运行电流的影响因素。

（1）发电机组负荷
该电厂#3机组锅炉BMCR工况下，设计总燃料量380t/h，每台磨煤机设计出力83.7t/h。

表2 锅炉不同负荷下的煤量、磨煤机台数
通常情况下，当机组负荷不超过800MW时，机组保持4台磨煤机运行；当机组升负荷超过800MW时，需启动第5台磨煤机。

冬季供热工况或者煤质较差时，可能在机组负荷未达到800MW时，就需要启动第5台磨煤机，在1000MW时，甚至需要启动第6台。

磨煤机额定功率900kW，电压等级高，总燃料量相同的情况下，磨煤机总电耗与运行磨煤机的台数密切相关。

当前在机组负荷小于600MW时，有4台磨煤机运行，每台磨煤机出力都不超过60t/h，较设计出力还有较大裕量。

（2）磨煤机液压加载力
原煤由给煤机送入磨辊和磨盘的研磨区域，经磨辊滚压成煤粉。

运行中根据不同的煤量自动调节液压加载力，保证磨煤的效果。

当液压加载力提高，磨辊的研磨压力增强，磨出更多细度合格的煤粉。

然而当液压加载力过高时，磨盘旋转阻力变大，磨煤机电流增大，制粉单耗增加，严重时会发生磨煤机振动、造成设备损坏。

同理，当加载压力降低，磨煤机电流会减小，但压力过小，原煤在磨煤机中循环的次数会增大，制粉单耗增加，甚至引起堵磨。

（3）磨煤机一次风量
在直吹式制粉系统中，一次风对磨煤机内原煤加热干燥并将细度合格的煤粉
送至各燃烧器。

当一次风量过大，会把磨煤机内很多细度不合格的煤粉送入炉膛，火焰中心上移，排烟损失和不完全燃烧损失增加，降低锅炉效率。

但是，若一次
风量过低，可能会造成细度合格的煤粉无法完全被送至燃烧器，增加在磨煤机内
研磨次数，制粉单耗增加，严重时会引起堵磨。

（4）磨煤机出口风粉温度
正常运行中可通过冷风调门控制磨煤机出口风粉温度，当原煤水分较大时，
若热一次风量不足，煤粉的研磨难度加大，造成制粉单耗增加。

但是，提高磨煤
机出口温度会增加磨煤机内爆炸的风险。

（5）磨煤机分离器转速
磨煤机分离器转速由变频器控制，其转速高低决定磨煤机送出煤粉的细度。

当分离器转速升高，分离器电机电流增大，磨煤机出粉变少，在磨煤机内研磨次
数增加，制粉单耗增加。

同理，若分离器转速降低，制粉单耗会降低，但会让更
多细度不合格的煤粉进入炉膛燃烧，火焰中心上移，排烟损失和不完全燃烧损失
增加。

（6）一次风母管压力
一次风母管压力直接影响一次风机的运行电流。

当每台磨煤机供煤量较小，
此时若一次风母管压力过高，不仅增加一次风机电耗，还会造成冷热风调门开度
偏小，增加一次风机失速的风险，影响机组安全。

（7）密封风机出力
正常运行中，通常要保持每台运行磨煤机密封风与一次风差压不低于1.5kPa。

要保证足够的差压，就需保证密封风机足够的出力。

密封风机通过入口调门开度
调整出力，通常磨煤机运行台数不超过5时，一台密封风机就可满足要求，而当
6台磨煤机运行时，则需要两台密封风机并列运行。

4 降低制粉单耗的措施
（1）优化磨煤机运行方式。

关注计划负荷曲线，在机组降负荷时，及时停运磨煤机，避免出现多台磨煤机低出力运行；升负荷时，在运行磨煤机达到额定出力时再启动磨煤机。

在机组负荷小于550MW时，若煤量小于220t/h，可再停运一台磨煤机，保留3台磨煤机运行，第四台磨煤机保持小流量通风紧急备用。

（2）正常运行中，液压油系统比例溢流阀投自动，加载压力跟随煤量自动调节，在单台磨煤机煤量不超过70t/h时，加载力偏置要≤0MPa。

当磨煤机出现电流波动大、振动大、进出口差压较小等现象时，可以降低压力设定值。

但若出现进出口差压增大、一次风量降低时，要提高加载力，避免磨煤机堵塞。

（3）磨煤机一次风量投自动，根据煤量自动调节，风量偏置设为0。

在低负荷各台磨煤机煤量较少时，可将一次风量设置-3—-5t/h偏置，降低一次风机电耗。

（4）磨煤机出口温度投自动，控制55-90℃，既能保证对原煤充分干燥，也能避免爆炸。

调整磨煤机出口温度可以有效调整空预器出口排烟温度，降低锅炉排烟损失。

（5）分离器转速设定75-85rpm，既保证制粉系统出力，也可以降低不完全燃烧损失。

（6）为降低一次风机电耗，一次风母管压力设定值参照磨煤机热风调门开度，通常保证热风调门开度不小于50%，禁止出现热风调门开度小于30%而不调整一次风压。

（7）在保证每台磨煤机密封风与一次风差压正常的情况下，可以适当降低密封风机出力。

5 结语
通过分析，我们发现，通过相关运行参数的调整，可以有效降低制粉单耗。

但是如果一味追求制粉单耗的降低，会给机组的安全和整体效率带来影响。

在今
后的研究中，还是要着力在经济性和安全性之间实现最优化，为燃煤电厂的发展发挥积极作用。

参考文献
[1].国家统计局. 2022年中国统计年鉴[M]. 北京：中国统计出版社, 2022.
[2].樊泉桂. 锅炉原理[M]. 北京: 中国电力出版社, 2004.
[3].彭忠烨. 电站锅炉直吹式制粉系统的节能措施探究[J]. 科技传
播,2013(24):59-59,63.。